JP5670073B2 - Magnetic field detection apparatus and ball game apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、直交する3方向に向けられた磁気センサで磁気ベクトルを検知する磁界検知装置に係り、特に、方向に応じて検知感度を相違させた磁界検知装置およびこれを使用した球技装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field detection device that detects a magnetic vector with magnetic sensors directed in three orthogonal directions, and more particularly to a magnetic field detection device having different detection sensitivities in accordance with directions and a ball game apparatus using the same.
互いに直交する3方向の磁界強度を検知する3軸の磁気センサを使用する磁界検知装置は、各種用途に使用されている。 A magnetic field detection device using a three-axis magnetic sensor that detects magnetic field strengths in three directions orthogonal to each other is used in various applications.
以下の特許文献1には、磁界を検知するX軸センサとY軸センサおよびZ軸センサを備えた磁気センサが、球技装置に搭載されている。球技装置には、3軸方向の磁気を検知する磁気センサが4個以上搭載され、それぞれの磁気センサで、磁石からの磁界を検知できるようにしている。 In Patent Document 1 below, a magnetic sensor including an X-axis sensor, a Y-axis sensor, and a Z-axis sensor that detect a magnetic field is mounted on a ball game apparatus. The ball game apparatus is equipped with four or more magnetic sensors that detect magnetism in three axial directions, and each magnetic sensor can detect a magnetic field from a magnet.
4個の磁気センサのそれぞれで磁界を検知することで、磁石を用いた違法な競技者の行為を検知するというものである。 By detecting a magnetic field with each of the four magnetic sensors, an illegal player's action using a magnet is detected.
特許文献1に記載の磁気センサは、X軸方向とY軸方向およびZ軸方向の感度が一律であり、またその感知領域も狭い。そのため、4個以上の多くの磁気センサを搭載しないと、球技装置の広い範囲で磁石の存在を検知することができない。また、それぞれの磁気センサの感度でカバーできない領域が発生しやすい。 The magnetic sensor described in Patent Document 1 has uniform sensitivity in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and has a narrow sensing area. Therefore, unless four or more magnetic sensors are mounted, the presence of a magnet cannot be detected in a wide range of the ball game apparatus. Also, an area that cannot be covered by the sensitivity of each magnetic sensor is likely to occur.
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、3軸方向の磁界を検知できるものであって、制御部で三次元座標を設定し、三次元座標上の向きに応じて感度を変化させることで、必要な領域で必要な大きさの磁界ベクトルを検知できるようにして磁界検知装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, can detect a magnetic field in three axial directions, sets a three-dimensional coordinate by a control unit, and changes sensitivity according to the direction on the three-dimensional coordinate. Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic field detection device that can detect a magnetic field vector having a required magnitude in a required region.
また本発明は、前記磁界検知装置を利用して、広い領域をカバーして違法な磁石の接近を効果的に検知することができる球技装置を提供することを目的としている。 Another object of the present invention is to provide a ball game apparatus that can effectively detect the approach of an illegal magnet by covering the wide area using the magnetic field detection apparatus.
本発明の磁界検知装置は、互いに直交するX軸とY軸およびZ軸が決められた磁気検知部と、制御部とを有し、
前記磁気検知部に、X軸方向の磁界を検知するX軸センサとY軸方向の磁界を検知するY軸センサおよびZ軸方向の磁界を検知するZ軸センサが設けられ、
前記制御部で三次元座標が設定されて、前記各センサの検知出力から算出された磁気ベクトルの向きが前記三次元座標上で特定され、
前記X軸センサとY軸センサならびにZ軸センサのうちの少なくとも1つのセンサの感度を他のセンサの感度と相違させて、前記磁気ベクトルを検知するための検知領域の広がりが、前記三次元座標の原点からの向きに応じて相違するように設定されていることを特徴とするものである。
The magnetic field detection device of the present invention includes a magnetic detection unit in which an X axis, a Y axis, and a Z axis orthogonal to each other are determined, and a control unit,
The magnetic detection unit is provided with an X-axis sensor that detects a magnetic field in the X-axis direction, a Y-axis sensor that detects a magnetic field in the Y-axis direction, and a Z-axis sensor that detects a magnetic field in the Z-axis direction,
Three-dimensional coordinates are set by the control unit, the direction of the magnetic vector calculated from the detection output of each sensor is specified on the three-dimensional coordinates,
The sensitivity of at least one of the X-axis sensor, the Y-axis sensor, and the Z-axis sensor is different from the sensitivity of the other sensors, and the detection area for detecting the magnetic vector has a three-dimensional coordinate. It is characterized in that it is set so as to differ depending on the direction from the origin.
本発明の磁界検知装置は、制御部において、磁気ベクトルを検知する検知領域の広がりを方向に応じて相違させている。したがって、用途に則した磁界の検知が可能である。また、磁界検知装置を複数使用する場合には、それぞれの磁界検知装置で、広い範囲をカバーすることが可能になる。 In the magnetic field detection apparatus of the present invention, in the control unit, the extent of the detection region for detecting the magnetic vector is made different depending on the direction. Therefore, it is possible to detect the magnetic field conforming to APPLICATIONS. When a plurality of magnetic field detection devices are used, each magnetic field detection device can cover a wide range.
本発明は、前記制御部では、三次元座標上の特定の向きの感度係数を他の向きと相違させることで、前記原点からの検知領域の広がりを相違させている。 The present invention, in the control unit, and the sensitivity coefficient of the particular orientation of the three-dimensional coordinates that is different from the other direction, is different from the spread of the detection region from the origin.
例えば、三次元座標のX軸とY軸およびZ軸の感度係数の少なくとも1つを他と相違させて、前記原点からの検知領域の広がりを向きに応じて相違させることが可能である。 For example, at least one of the sensitivity coefficient of the X-axis and Y-axis and Z-axis of the three-dimensional coordinates by different other, the spread of the detection region from the origin can be made different according to the direction.
すなわち、本発明は、X軸の感度をL、Y軸の感度をM、Z軸の感度をN、X軸の検知出力をx、Y軸の検知出力をy、Z軸の検知出力をzとしたときに、√{(L・x)2+(M・y)2+(N・z)2}が所定の値以上になった検知出力を取得するものとして構成できる。
この場合に、前記感度L,M,Nは自由に変更できる。
That is, according to the present invention, the sensitivity of the X axis is L, the sensitivity of the Y axis is M, the sensitivity of the Z axis is N, the detection output of the X axis is x, the detection output of the Y axis is y, and the detection output of the Z axis is z. , {(L · x ) 2 + (M · y) 2 + (N · z) 2 } can be configured to acquire a detection output having a predetermined value or more.
In this case, the sensitivities L, M, and N can be freely changed.
さらに、本発明は、外乱磁界のX軸とY軸およびZ軸の成分をそれぞれ「x0」「y0」「z0」とし、√〔{L・(x−x0)}2+{M・(y−y0)}2+{N・(z−z0)}2〕が所定の値以上になった検知出力を取得することが好ましい。 Further, according to the present invention, the X-axis, Y-axis, and Z-axis components of the disturbance magnetic field are set to “x0”, “y0”, and “z0”, respectively, and √ [{L · (x−x0)} 2 + {M · (y It is preferable to acquire a detection output in which −y0)} 2 + {N · (z−z0)} 2 ] is equal to or greater than a predetermined value.
また、本発明は、三次元座標のX軸とY軸およびZ軸のいずれかの方向の感度を無くして、前記原点からの検知領域の広がりを向きに応じて相違させることも可能である。 The present invention also eliminates one of the directions of sensitivity of the X-axis and Y-axis and Z-axis of the three-dimensional coordinates, it is possible to differ the spread of the detection region from the origin according to the direction.
本発明の球技装置は、前記磁界検知装置が搭載され、外部からの違法磁界の接近を検知するものであって、前記検知領域の広がりが、この球技装置内に設けられた前記違法磁界以外の磁気を発する部材を考慮して、任意の方向において小さくなっているものである。 The ball game apparatus of the present invention is equipped with the magnetic field detection device and detects an approach of an illegal magnetic field from the outside, and the detection area is wide except for the illegal magnetic field provided in the ball game apparatus . In consideration of a member that generates magnetism, it is reduced in an arbitrary direction .
本発明の球技装置は、前記制御部と通信するホストコンピュータが設けられており、前記制御部から前記ホストコンピュータに感度に関する情報が伝達されるものとして構成できる。 The ball game apparatus of the present invention may be configured such that a host computer that communicates with the control unit is provided, and information regarding sensitivity is transmitted from the control unit to the host computer.
また、ホストコンピュータは、電源投入時に、前記制御部に対して前記制御部が保持している感度に関する情報を前記ホストコンピュータに通知することを指令し、制御部から通知された前記情報が、ホストコンピュータに予め保持されている情報と一致しているか否かを判断し、一致しているときは前記制御部に動作開始を指示し、一致していないときは前記制御部が異常状態であると判断することが可能である。 In addition, the host computer instructs the control unit to notify the host computer of information about the sensitivity held by the control unit when the power is turned on, and the information notified from the control unit It is determined whether or not the information matches the information stored in advance in the computer. When the information matches, the control unit is instructed to start the operation. When the information does not match, the control unit is in an abnormal state. It is possible to judge.
本発明の磁界検知装置は、方向に応じて検知領域の広がりを変化させることができるので、使用用途に応じた検知領域の設定が可能になる。 Magnetic field sensing apparatus of the present invention, it is possible to change the spread of the detection area according to the direction, it is possible to set the detection area in accordance with the use for application.
本発明の球技装置は、磁界検知装置を搭載して、監視が必要な向きで検知領域を広くできるようになり、違法磁石の接近などを効果的に検知できるようになる。また数の少ない磁界検知装置で、監視が必要な領域を広くカバーすることができ、誤検知のおそれのある領域は検知領域を狭くすることが可能になる。 The ball game apparatus of the present invention is equipped with a magnetic field detection device, so that the detection area can be widened in a direction that requires monitoring, and the approach of illegal magnets can be detected effectively. In addition, with a small number of magnetic field detection devices, it is possible to cover a wide area that needs to be monitored, and it is possible to narrow the detection area for an area that may be erroneously detected.
図1に示す本発明の実施の形態の磁界検知装置1は、磁気検知部2を有している。図2に示すように、磁気検知部2は、互いに直交する基準軸であるX軸とY軸およびZ軸が固定軸として決められている。
A magnetic field detection device 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the
図2に示すように、磁気検知部2には、X軸センサ3がX軸に沿って固定され、Y軸センサ4がY軸に沿って固定され、Z軸センサがZ軸に沿って固定されている。X軸センサ3とY軸センサ4およびZ軸センサ5は、いずれもGMR素子で構成されている。GMR素子は、Ni−Co合金やNi−Fe合金などの軟磁性材料で形成された固定磁性層および自由磁性層と、固定磁性層と自由磁性層との間に挟まれた銅などの非磁性導電層とを有している。固定磁性層の下に反強磁性層が積層され、反強磁性層と固定磁性層との反強結合により、固定磁性層の磁化が固定されている。
As shown in FIG. 2, the
X軸センサ3は、磁気のX方向に向く成分を検知するものであり、固定磁性層の磁化の向きがX軸に沿うPX方向に固定されている。自由磁性層の磁化の向きは磁気の向きに反応する。自由磁性層の磁化の向きがPX方向と平行になるとX軸センサ3の抵抗値が極小になり、自由磁性層の磁化の向きがPX方向と逆向きになるとX軸センサ3の抵抗値が極大になる。また、自由磁性層の磁化の向きがPX方向と直交すると、抵抗値が前記極大値と極小値との平均値となる。
The
図1に示す磁場データ検知部6では、X軸センサ3と固定抵抗とが直列に接続され、X軸センサ3と固定抵抗との直列回路に電圧が与えられており、X軸センサ3と固定抵抗との間の電位がX軸の検知出力として取り出される。X軸センサ3にX方向に向く磁界が与えられていないとき、またはPXに対して直交する磁界が与えられているときに、X軸の検知出力が中点電位となる。
In the magnetic field data detection unit 6 shown in FIG. 1, the
外部から与えられる磁界の磁気ベクトルVが、X軸センサ3の固定磁性層の磁化の固定方向PXに向けられると、X軸の検知出力が、前記中点電位に対してプラス側の極大値となる。逆に、磁気ベクトルVがX軸センサ3の固定磁性層の磁化の固定方向PXと反対に向けられると、X軸センサ3に与えられる逆向きの磁界成分が極大値となる。このときのX軸の検知出力は、前記中点電位に対してマイナス側の極大値となる。
When the magnetic vector V of the magnetic field applied from the outside is directed in the pinned direction PX of the magnetization of the pinned magnetic layer of the
磁場データ検知部6において、Y軸センサ4とZ軸センサ5も、それぞれが固定抵抗と直列に接続され、Y軸センサ4またはZ軸センサ5と固定抵抗との直列回路に電圧が与えられており、各センサと固定抵抗との間の電位がY軸またはZ軸の検知出力として取り出される。
In the magnetic field data detection unit 6, each of the Y-
磁気ベクトルVがY軸センサ4の固定磁性層の磁化の固定方向PYに向けられると、Y軸の検知出力が、中点電位に対してプラス側の極大値になる。磁気ベクトルVがY軸センサ4の固定磁性層の磁化の固定方向PYと反対に向けられると、Y軸の検知出力は、中点電位に対してマイナス側の極大値となる。同様に、磁気ベクトルVがZ軸センサ5の固定磁性層の磁化の固定方向PZと同じ方向に向けられると、Z軸の検知出力が、中点電位に対してプラス側の極大値になる。磁気ベクトルVがZ軸センサ5の固定磁性層の磁化の固定方向PZと逆向きになると、Z軸の検知出力が、中点電位に対してマイナス側の極大値となる。
When the magnetic vector V is directed in the pinned direction PY of the magnetization of the pinned magnetic layer of the Y-
磁気ベクトルVの大きさが一定であれば、X軸センサ3とY軸センサ4およびZ軸センサ5からの検知出力は、いずれもプラス側の極大値の絶対値と、マイナス側の極大値の絶対値とが同じである。
If the magnitude of the magnetic vector V is constant, the detection outputs from the
X軸センサ3としては、磁気ベクトルの向きによってプラス側の検知出力とマイナス側の検知出力が得られ、プラス側の検知出力の極大値とマイナス側の検知出力の極大値とで絶対値が同じになれば、GMR素子以外の磁気センサで構成することもできる。例えば、X軸に沿ってプラス側の磁界強度のみを検知できるホール素子またはMR素子と、マイナス側の磁界強度のみを検知できるホール素子またはMR素子を組み合わせて、X軸センサ3として使用してもよい。これは、Y軸センサ4とZ軸センサ5においても同じである。
As the
図1に示すように、磁場データ検知部6で検知されたX軸とY軸およびZ軸の検知出力は、制御部10に与えられる。制御部10は、A/D変換部とCPUおよびクロック回路などから構成されている。制御部10のクロック回路の計測時間に応じて、磁場データ検知部6で検知されたX軸とY軸およびZ軸の検知出力が、短いサイクルで間欠的にサンプリングされて制御部10に読み出される。それぞれの検知出力は、制御部10内に設けられた前記A/D変換部によってディジタル値に変換される。
As shown in FIG. 1, the detection output of the X axis, the Y axis, and the Z axis detected by the magnetic field data detection unit 6 is given to the
制御部10を構成するCPUにはメモリ7が接続されている。メモリ7には、演算処理のためのソフトウエアがプログラミングされて格納されている。制御部10の演算処理は前記ソフトウエアによって実行される。
A memory 7 is connected to the CPU constituting the
制御部10には、感度係数が設定されており、磁場データ検知部6から一定時間ごとに読み取られるX軸の検知出力とY軸の検知出力およびZ軸の検知出力に感度係数が掛けられる(乗算される)。X軸の検知出力の感度係数を「L」、Y軸の検知出力の感度係数を「M」、Z軸の検知出力の感度係数を「N」としたときに、制御部10では、磁場データ検知部6から読み取られるX軸の検知出力に対し感度係数「L」が掛けられ、その結果が一定の値「R」以上となったデータのみが取得される。同様に、磁場データ検知部6から読み取られるY軸の検知出力に感度係数「M」が掛けられ、その結果が一定の値「R」以上となったデータのみが取得され、Z軸の検知出力にも感度係数「N」が掛けられ、その結果が一定の値「R」以上となったデータのみが取得される。
A sensitivity coefficient is set in the
すなわち、ある時点で制御部10で取得されたX軸の検知出力を「x」、Y軸の検知出力を「y」、Z軸の検知出力を「z」とすると、制御部10では、前記感度係数が加味されてVa=√[(L・x)2+(M・y)2+(N・z)2]が計算され(Vaは磁気ベクトルVの絶対値である)、Vaが一定値「R」以上となったデータのみが取得される。
That is, assuming that the detection output of the X axis acquired by the
図3に示す例では、X軸の検知出力の感度係数「L」、Y軸の検知出力の感度係数「M」、およびZ軸の検知出力の感度係数「N」が、全て同じ値の「A」に設定されている。よって、Va=√[(A・x)2+(A・y)2+(A・z)2]が「R」以上の値となったデータのみが取得される。 In the example shown in FIG. 3, the sensitivity coefficient “L” of the detection output of the X axis, the sensitivity coefficient “M” of the detection output of the Y axis, and the sensitivity coefficient “N” of the detection output of the Z axis all have the same value “ A ”is set. Therefore, only data in which Va = √ [(A · x) 2 + (A · y) 2 + (A · z) 2 ] is equal to or greater than “R” is acquired.
X軸センサ3とY軸センサ4およびZ軸センサ5の特性が全て均一であり、磁場データ検知部6で各センサ3,4,5に接続される抵抗などの特性も均一であるとする。この場合に、X軸,Y軸,Z軸の各方向の感度係数を同じ「A」に設定して一定値「R」以上のデータを取得すると、図3に示すように、制御部10に半径Rの球状の立体的な検知領域Gが設定されていることになる。図3では、絶対値が前記「R」よりも大きな磁気ベクトルVであれば、その磁気ベクトルVがどの方向から向けられても、制御部10が所定の強度の磁気を検知したと判断する。
It is assumed that the characteristics of the
本発明の実施の形態は、X軸、Y軸およびZ軸の各軸の感度係数を互いに相違させている。この感度係数は、外部からの操作で自由に変更して制御部20に設定することができる。
In the embodiment of the present invention, the sensitivity coefficients of the X, Y, and Z axes are different from each other. This sensitivity coefficient can be freely changed and set in the
図4に示す設定例では、図の(B)に示すように、X軸の正負の感度係数が共に「A」であり、Z軸の正負の感度係数も共に「A」である。また、図の(A)に示すように、Yの正負の感度係数は共に「B」である。感度係数「B」は「A」よりも小さい値に設定されている。 In the setting example shown in FIG. 4, both the positive and negative sensitivity coefficients of the X axis are “A” and the positive and negative sensitivity coefficients of the Z axis are both “A”, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4A, both positive and negative sensitivity coefficients of Y are “B”. The sensitivity coefficient “B” is set to a value smaller than “A”.
制御部10では、磁場データ検知部6から得られたX軸の正負の検知出力に感度係数「A」が掛けられ、Y軸の正負の検知出力に感度係数「B」が掛けられ、Z軸の正負の検知出力に感度係数「A」が掛けられて、その結果、絶対値が「R」以上となったデータが取得される。すなわち、Va=√[(A・x)2+(B・y)2+(A・z)2]が計算され、その値が「R」以上のデータが取得される。
The
その結果、図4に示すように、三次元座標において、Y軸の正負の方向が潰された立体形状の検知領域Gaが設定される。X軸の正負の方向とZ軸の正負の方向から作用した外部磁界に対する検知感度は図3と同じであるが、Y軸の正負の向きから作用する外部磁界に対しては感度が低下する。 As a result, as shown in FIG. 4, a three-dimensional detection area Ga in which the positive and negative directions of the Y axis are crushed is set in the three-dimensional coordinates. The detection sensitivity with respect to the external magnetic field acting from the positive and negative directions of the X axis and the positive and negative directions of the Z axis is the same as in FIG. 3, but the sensitivity is lowered with respect to the external magnetic field acting from the positive and negative directions of the Y axis.
図5(A)(B)に示す感度係数の設定例では、X軸の正負の感度係数が「A」であり、Z軸の正負の感度係数が「B」である。Y軸に関してはプラス側の感度係数が「C」であり、マイナス側の感度係数が「D」である。感度係数「A」よりも感度係数「B」が小さい値である。感度係数「B」よりも感度係数「C」が小さい値であり、さらに感度係数「C」よりも感度係数「D」が小さい。 In the sensitivity coefficient setting examples shown in FIGS. 5A and 5B, the positive and negative sensitivity coefficients on the X axis are “A”, and the positive and negative sensitivity coefficients on the Z axis are “B”. With respect to the Y axis, the sensitivity coefficient on the plus side is “C”, and the sensitivity coefficient on the minus side is “D”. The sensitivity coefficient “B” is smaller than the sensitivity coefficient “A”. The sensitivity coefficient “C” is smaller than the sensitivity coefficient “B”, and the sensitivity coefficient “D” is smaller than the sensitivity coefficient “C”.
制御部10では、磁場データ検知部6から取得したX軸の正負の検知出力に、感度係数「A」が掛けられる。Z軸の正負の検知出力には、感度係数「B」が掛けられる。Y軸の検知出力に対しては、プラス出力に対し感度係数「C」が掛けられ、マイナス出力に対し感度係数「D」が掛けられる。制御部10では、X軸とY軸およびZ軸の検知出力に前記感度係数が掛けられた結果、所定値「R」以上となったデータのみが取得される。
The
この場合は、Va=√[(A・x)2+(C・y)2または(D・y)2+(B・z)2]が計算され、その値が「R」以上のデータが取得される。 In this case, Va = √ [(A · x) 2 + (C · y) 2 or (D · y) 2 + (B · z) 2 ] is calculated, and data whose value is “R” or more is calculated. To be acquired.
このときの検知領域Gbは、図5(B)に示すように、Z方向が上下に潰され、図5(A)に示すようにY軸のマイナス側がプラス側よりも大きく潰された立体形状の検知領域Gbが設定される。この検知領域Gbでは、外部磁界のX軸に向けられる成分の検知感度よりも、Z軸に向けられる成分の検知感度が低下している。Y軸方向に関しては、外部磁界のプラス側から与えられる成分に対する感度よりも、マイナス側から与えられる成分に対する感度が低下している。 The detection region Gb at this time is a three-dimensional shape in which the Z direction is crushed up and down as shown in FIG. 5 (B), and the negative side of the Y axis is crushed larger than the plus side as shown in FIG. 5 (A). This detection area Gb is set. In this detection region Gb, the detection sensitivity of the component directed to the Z axis is lower than the detection sensitivity of the component directed to the X axis of the external magnetic field. Regarding the Y-axis direction, the sensitivity to the component given from the minus side is lower than the sensitivity to the component given from the plus side of the external magnetic field.
なお、実際に、磁界検知装置1が使用される環境下では、測定しようとする磁気ベクトルV以外の外乱の原因となる磁場が存在している。外乱磁界は、周囲にある電子装置や金属の物体あるいは地磁気などである。そこで、磁界検知装置1が使用される環境での外乱磁界をこの磁界検知装置1そのものを使用して予め検出しておき、その外乱磁界の大きさ「x0」「y0」「z0」を制御部10に記憶しておく。そして、図4に示す感度係数の設定の場合は、制御部10においてVa=√〔{A・(x−x0)}2+{B・(y−y0)}2+{A・(z−z0)}2〕が計算され、その値が「R」以上のデータが取得される。 Actually, in an environment where the magnetic field detection device 1 is used, there is a magnetic field that causes a disturbance other than the magnetic vector V to be measured. The disturbance magnetic field is a surrounding electronic device, a metal object, or geomagnetism. Therefore, a disturbance magnetic field in an environment where the magnetic field detection device 1 is used is detected in advance using the magnetic field detection device 1 itself, and the magnitudes of the disturbance magnetic field “x0”, “y0”, and “z0” are controlled by the control unit. 10 is stored. In the case of setting the sensitivity coefficient shown in FIG. 4, Va = √ {{A · (x−x0)} 2 + {B · (y−y0)} 2 + {A · (z− z0)} 2 ] is calculated, and data whose value is “R” or more is acquired.
これにより、外乱磁界を相殺して、検知対象である磁気ベクトルVを正確に検知できるようになる。 As a result, the disturbance magnetic field is canceled, and the magnetic vector V that is the detection target can be accurately detected.
図6は、球技装置20の概略が示されている。球技装置20は鉄球を打ち出して、複数の入賞穴に入れるゲームである。球技装置20の前部に表示盤21が設けられており、前部の下側に設けられたハンドル22を操作すると、鉄球が表示盤21内に打ち出される。球技装置20は、それ自身が磁気を発する部材として、上方にスピーカ23が配置され、ハンドル22の近くにソレノイド24が配置されている。
FIG. 6 shows an outline of the
球技装置20には、表示盤21の裏側のほぼ中央部分に磁界検知装置1が配置されている。この磁界検知装置1は感度係数が図5に示すパターンに設定されており、検知領域Gbを有している。磁界検知装置1の検知領域Gbは、スピーカ23やソレノイド24が配置されている上下方向(Z方向)に関して感度が低下しているが、左右方向(X方向)の感度が高くなっている。Y軸のマイナス方向には各種電子回路や磁気を発する機構部品が配置されているので、その向きの感度が極めて低くなっている。一方、図6(A)に示すように、Y軸のプラス側の感度領域Gbは、表示盤21の前面に沿って広い範囲に及んでいる
そして、磁界検知装置1が設置された状態で、外乱磁界の大きさ「x0」「y0」「z0」を予め測定し記憶しておき、前記のように、検知出力「x」「y」「z」から、オフセット成分である「x0」「y0」「z0」を除算して、演算を行なう。
In the
その結果、違法な磁石が表示盤21に接近したときに、表示盤21の前側に広く及んでいる検知領域Gbによって磁石からの違法磁界を検知しやすい。しかも、検知領域GbがY軸のプラス側に大きく膨らんでいないため、表示盤21から離れた位置にある競技者の所有物、例えば携帯電話や磁気ネックレスなどから発せられる磁気に対しては感度が鈍くなり、これらを誤検知する確率が低くなる。
As a result, when an illegal magnet approaches the
また、球技装置20が備えているスピーカ23やソレノイド24が配置されている部分に向く検知感度が低下しているため、スピーカ23やソレノイド24から発せられる磁界を、違法な磁石からの磁界であると誤認識するのを防止しやすい。Y軸のマイナス方向での検知感度も低下しているので、表示盤21の背部に設けられている電子回路や磁気を発する機構からの磁界を誤検知する可能性も低くなっている。
In addition, since the detection sensitivity of the
図7に示す実施の形態では、球技装置20に2個の磁界発生装置1A,1Bが取り付けられている。磁界発生装置1Aは、表示盤21の裏側で且つ上部に取り付けられ、磁界発生装置1Bは、表示盤21の裏側で且つ下部に取り付けられている。
In the embodiment shown in FIG. 7, two magnetic field generators 1 </ b> A and 1 </ b> B are attached to the
図7(B)に示すように、磁界発生装置1Aは、X軸の正負の感度係数が「A」である。Z軸のマイナス側の感度係数は「A」であるが、Z軸のプラス側の感度係数は「0」である。磁界発生装置1Bは、X方向の正負の感度係数が「A」である。Z軸のプラス側の感度係数が「A」であるが、Z軸のマイナス側の感度係数は「0」である。図7(A)に示すように、磁界発生装置1A,1Bは、共にY軸のプラス側の感度係数が「C」であるが、Y軸のマイナス側の感度係数が「0」である。このように、いずれかの方向の感度を全く無くす設定も可能である。
As shown in FIG. 7B, in the
図7(B)に示すように、この球技装置20は、スピーカ23とソレノイド24を、2つの磁界検知装置1A,1Bの検知領域Gcから完全に外すことができる。また、図7(A)に示すように、表示盤21の裏側を、2つの磁界検知装置1A,1Bの検知領域Gcから完全に外すことができる。
As shown in FIG. 7B, the
図7(A)に示すように、表示盤21の前方(+Y側)に、広い領域でしかも前方に浅い検知領域Gcが形成されているため、違法な磁石が表示盤21に接近したときに検知しやすくなる。図7(B)に示すように、表示盤21の前方は、2つの磁界検知装置1A,1Bの双方の検知領域Gcが重複しており、2つの磁界検知装置1A,1Bで監視されている。したがって、違法な磁石の接近を発見する確率を高くできる。
As shown in FIG. 7A, since a wide area and a shallow detection area Gc is formed in front of the display board 21 (+ Y side), when an illegal magnet approaches the
図8に示すように、球技装置20は、種々の電子制御機構やディスプレイなどを備えており、これらを統括的に制御する主制御部100が設けられている。図1に示す磁界検知装置1の制御部10は、前記主制御部100に含まれており、主制御部100で実行される統括的なソフトウエアによって、他の電子制御機構やディスプレイの制御とともに、X軸とY軸およびZ軸の検知出力が処理され、且つ前記感度係数が設定される。
As shown in FIG. 8, the
店舗に複数台配置される球技装置20のそれぞれに搭載された主制御部100とホストコンピュータ30はインターフェースで接続されている。このインターフェースのうちの1つの接続ライン31を利用してシリアルデータを転送することで、ホストコンピュータ30と主制御部100とで、磁界検知装置1の検知情報を通信することができる。インターフェースの1つの接続ライン31のみを使用することで、他の制御に負担を与えることなく、磁界検知の情報を通信することができる。
The
球技装置20に違法な磁石が接近し、その磁界が磁界検知装置1、1A、1Bの検知領域によって検知されると、制御部10を兼ねる主制御部100から接続ライン31を介してホストコンピュータ30に警告が通知される。ホストコンピュータ30が警告を受けると、その球技装置20の使用を停止する指令が主制御部100に与えられる。
When an illegal magnet approaches the
ホストコンピュータ30と、それぞれの磁界検知装置1,1A,1Bの主制御部100との間の通信の一例を図9に示す。
An example of communication between the
図9(A)では、朝などにホストコンピュータ30の電源が投入されると、ホストコンピュータ30から主制御部100に対し、磁界検知装置1の感度係数の情報に関するデータの転送を要求する所定数の要求パルス信号35が与えられる。これを受けて、図9(B)では、主制御部100からホストコンピュータ30に感度係数の情報のデータを含むパルス信号36が与えられる。このパルス信号36には、それぞれの球技装置20毎に割り当てられたID情報と感度係数の情報が含まれる。この情報は、図4ないし図7に示された感度係数A,B,C,D,・・・を暗号化した信号である。
In FIG. 9A, when the
ホストコンピュータ30では、主制御部100から転送されたID情報を解読して、データを送った球技装置20が特定される。さらに感度係数の情報を含むデータが解読され、これらのデータが、ホストコンピュータ30に保持されている正規のデータと一致しているか否か確認される。一致していれば、図9(C)に示す確認信号パルス37が各主制御部100に与えられ、球技装置20を通常に稼動させる。感度係数の情報が一致していないときは、接続ライン31を通じて、またはインターフェース内の他の接続ラインを通じて、主制御部100に稼動を停止させるなどの指令が出される。
In the
上記のように、主制御装置100で実行される各種制御のための係数に、磁界検知装置1の感度係数の情報を含ませておくと、仮に、主制御装置100のメモリに記憶されているいずれかの係数を書き換えるなどの不正が行われたときに、感度係数という、それぞれの球技装置20に特有な保持データでしかも暗合されたデータに異常が発生しやすい。この感度係数に関するデータを正規のものと照合することで、主制御部100のデータの書き換えの不正を発見する確率を高くできる。
As described above, if the information for the sensitivity coefficient of the magnetic field detection device 1 is included in the coefficients for various controls executed by the
なお、前記各実施の形態では、Z軸方向、Y軸方向またはZ軸方向での感度係数を互いに相違させているが、X,Y,Z軸以外の方向の感度を部分的に高めたり抑制することもできる。この場合に、三次元座標上の任意の向きの感度係数を設定し、その感度係数をX,Y,Zの各軸に投影して、それぞれの軸に感度係数を割り振ることで実施できる。 In each of the above embodiments, the sensitivity coefficients in the Z-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction are different from each other, but the sensitivity in directions other than the X, Y, and Z axes is partially increased or suppressed. You can also In this case, it can be implemented by setting a sensitivity coefficient in an arbitrary direction on the three-dimensional coordinates, projecting the sensitivity coefficient on each of the X, Y, and Z axes and assigning the sensitivity coefficient to each axis.
本発明の磁界検知装置は、前記のように球技装置において不正競技の発見のために使用される他、種々の磁界検知のために使用される。例えば、各種ゲーム装置、車両の安全のための確認装置、セキュリティ装置などである。 The magnetic field detection device of the present invention is used for various magnetic field detections in addition to being used for finding illegal games in the ball game device as described above. For example, various game devices, vehicle safety confirmation devices, security devices, and the like.
1,1A,1B 磁界検知装置
2 磁気検知部
3 X軸センサ
4 Y軸センサ
5 Z軸センサ
6 磁場データ検知部
7 メモリ
10 制御部
20 球技装置
21 表示盤
22 ハンドル
23 スピーカ
24 ソレノイド
A,B,C,D 感度係数
G,Ga,Gb,Gc 検知領域
1, 1A, 1B Magnetic
Claims (10)
前記磁気検知部に、X軸方向の磁界を検知するX軸センサとY軸方向の磁界を検知するY軸センサおよびZ軸方向の磁界を検知するZ軸センサが設けられ、
前記制御部で三次元座標が設定されて、前記各センサの検知出力から算出された磁気ベクトルの向きが前記三次元座標上で特定され、
前記X軸センサとY軸センサならびにZ軸センサのうちの少なくとも1つのセンサの感度を他のセンサの感度と相違させて、前記磁気ベクトルを検知するための検知領域の広がりが、前記三次元座標の原点からの向きに応じて相違するように設定されていることを特徴とする磁界検知装置。 A magnetic detection unit in which an X axis, a Y axis, and a Z axis orthogonal to each other are determined, and a control unit,
The magnetic detection unit is provided with an X-axis sensor that detects a magnetic field in the X-axis direction, a Y-axis sensor that detects a magnetic field in the Y-axis direction, and a Z-axis sensor that detects a magnetic field in the Z-axis direction,
Three-dimensional coordinates are set by the control unit, the direction of the magnetic vector calculated from the detection output of each sensor is specified on the three-dimensional coordinates,
The sensitivity of at least one of the X-axis sensor, the Y-axis sensor, and the Z-axis sensor is different from the sensitivity of the other sensors, and the detection area for detecting the magnetic vector has a three-dimensional coordinate. A magnetic field detection device, wherein the magnetic field detection device is set so as to differ depending on the direction from the origin.
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